(57)【要約】【課題】錆が発生する虞がなく且つ高い強度を安定して発揮することができる医療用切削器具を製造する方法と医療用切削具を提供する。【解決手段】丸棒状のオーステナイト系ステンレス鋼によって形成されたシャンク部１の先端に超硬合金又はセラミックスによって形成された作業部２をロウ付けして構成する切削器具Ａであって、シャンク部１は、シャンク１ａと、ネック１ｂと、作業部２をロウ付けする接合座１ｃとを有して構成され、ネック１ｂの接合座１ｃ近傍及び接合座１ｃに於ける少なくとも一部のステンレス鋼は、ファイバー状の組織を有している。接合座１ｃに於けるステンレス鋼は、作業部２側の組織が粒状組織である。
2012014979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸棒状のオーステナイト系ステンレス鋼によって形成されたシャンク部の先端に超硬合金又はセラミックスによって形成された作業部をロウ付けして構成する医療用切削器具であって、
前記シャンク部は、シャンクと、前記シャンクと連続して形成されたネックと、前記ネックと連続して形成され超硬合金又はセラミックスによって形成された作業部をロウ付けする接合座とを有して構成され、
前記ネックの接合座近傍及び接合座に於ける少なくとも一部のステンレス鋼は、ファイバー状の組織を有していることを特徴とする医療用切削器具。
【請求項２】
前記接合座に於けるステンレス鋼は、作業部側の組織が粒状組織であることを特徴とする請求項１に記載した医療用切削器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば歯科治療を行う際に用いる歯牙の表層や歯槽骨を含めた骨等を切削するための医療用切削器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯科治療では、歯牙の表層を切削して目的の治療を行うことがある。このような治療に際して用いる医療用切削器具は、ハンドピースのチャックに把持されるシャンク部と、シャンク部に連続して形成され外周から先端部分にかけて表層を切削するための切刃を有する作業部と、を有して構成されている。このように構成された医療用切削器具は、シャンク部がチャックに把持されることでハンドピースに装着される。そして、医師の操作により、回転する作業部が治療すべき部位に圧接することで目的の部位を切削している。【０００３】
上記医療用切削器具に於いて、作業部は硬い表層に対する充分な切削性能を確保することが必要である。このため、作業部はタングステンカーバイドに代表される超硬合金を用いて形成されるのが一般的である。シャンク部は、作業部による目的の部位の切削を行っている間作用する曲げと捻りに対し充分に対抗し得る強度を確保することが必要である。シャンク部の強度を向上させるために、作業部を超硬合金によって形成した場合、シャンク部を作業部に連続させて超硬合金によって形成することが好ましい。【０００４】
しかし、超硬合金を医療用切削器具に応じた形状に加工するのに要する時間数が多くなるという問題が生じる。このため、シャンク部を例えばマルテンサイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４２０や炭素工具鋼（ＳＫ）によって形成すると共に、超硬合金によって作業部を構成するための中間部品を形成し、シャンク部の先端に作業部の中間部品を圧接によって接合し、その後、目的の形状に加工した医療用切削器具が提供されている。【０００５】
上記の如く、ステンレス鋼や工具鋼と超硬合金とを接合する場合、摩擦圧接や加熱圧接を含む圧接、抵抗溶接、ロウ付け等の方法から、接合すべき材料に対応させて最適な方法を選択して採用するのが一般的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シャンク部を構成するステンレス鋼或いは炭素鋼と作業部を構成する超硬合金とを、摩擦圧接、抵抗溶接、ロウ付けして接合する場合、接合部位が加熱される。このため、シャンク部を構成する材料に熱影響による強度の変化が生じたり、超硬合金が酸化する虞がある。即ち、接合部位の温度上昇に伴って焼鈍効果が生じてシャンク部の強度が低下したり、超硬合金の表面に酸化膜が生成する虞がある。【０００７】
シャンク部を構成する材料がマルテンサイト系ステンレス鋼や炭素鋼のように熱処理による硬化を期待し得るものであれば、接合した後、再度熱処理を行うことで、強度を向上させることができる。しかし、マルテンサイト系ステンレス鋼や炭素鋼の場合、錆の発生を排除することはできないという課題や、熱処理により硬度を高くしすぎると折れやすくなる虞があるという問題がある。【０００８】
特に、錆の発生を防ぐという観点からすると、シャンク部の材料として、オーステナイト系ステンレス鋼を用いることが好ましい。しかし、この材料の場合、熱処理による強度の向上を期待することができない。このため、冷間線引き加工により組織をファイバー状に伸張させることで強度を向上させているが、ファイバー状に伸張した組織が粒状の組織に変化した場合、強度が低下する虞がある。【０００９】
本発明の目的は、錆が発生する虞がなく且つ折れ難く高い強度を安定して発揮することができる医療用切削器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る医療用切削器具は、丸棒状のオーステナイト系ステンレス鋼によって形成されたシャンク部の先端に超硬合金又はセラミックスによって形成された作業部をロウ付けして構成する医療用切削器具であって、前記シャンク部は、シャンクと、前記シャンクと連続して形成されたネックと、前記ネックと連続して形成され超硬合金又はセラミックスによって形成された作業部をロウ付けする接合座とを有して構成され、前記ネックの接合座近傍及び接合座に於ける少なくとも一部のステンレス鋼は、ファイバー状の組織を有しているものである。【００１１】
上記医療用切削器具に於いて、前記接合座に於けるステンレス鋼は、作業部側の組織が粒状組織であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る医療用切削器具では、シャンク部はオーステナイト系ステンレス鋼によって構成され、且つシャンクと、ネックと、接合座とを有しており、前記ネックの接合座近傍及び接合座に於ける少なくとも一部のステンレス鋼は、ファイバー状の組織を有しているため、作業部を硬い層に押圧させて切削する際に、作用する曲げや捻りに充分に対抗することができる。【００１３】
また、接合座に於けるステンレス鋼の作業部側の組織が粒状組織であることによって、この接合座の作業部側は焼鈍状態となり柔軟性を発揮することができ、折れ難さを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】切削器具の構成を説明する図である。
【図２】シャンク部のロウ付け面に作業部の素材をロウ付けした状態を説明する拡大図である。
【図３】ロウ付け部位及びその近傍にガスを吹き付けて冷却する構造を説明する図である。
【図４】切削器具を製造する際の工程順位を説明する図である。
【図５】切削器具のネックに於ける硬度の測定位置を説明する図である。
【図６】切削器具のロウ付け部位の組織を説明する図である。
【符号の説明】
【００１５】
Ａ                  切削器具
１                  シャンク部
１ａ                シャンク
１ｂ                ネック
１ｃ                接合座
１ｄ                ロウ付け面
２                  作業部
２ａ                切刃
２ｂ                ロウ付け面
３                  ロウ付け部
５ａ                頂点
５ｂ                傾斜面
６                  ロウ
７                  素材
８                  中間素材
１１                チャック
１２                軸線
１３                保持部材
１３ａ              保持穴
１４                加熱部材
１５                ノズル
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の医療用切削器具（以下「切削器具」という）について説明する。本発明の切削器具は、医師が手で把持して操作するハンドピースのチャックに装着されて回転し、作業部が歯牙の表層や歯槽骨を含む骨等の表面を押圧して該表層或いは表面を切削するものである。
【００１７】
特に、作業部を超硬合金或いはセラミックス（以下代表して「超硬合金」という）によって構成することで良好な切削性能を確保し、丸棒状のオーステナイト系ステンレス鋼（以下、単に「ステンレス鋼」という）によって構成されたシャンク部を構成するネックの接合座近傍及び接合座に於ける少なくとも一部のステンレス鋼をファイバー状の組織とすることで、高い耐久性を発揮し得るようにしたものである。
【００１８】
また、本発明の切削器具は、シャンク部を構成する接合座の作業部側の組織を粒状組織とすることによって、接合座に於けるロウ付け部側に柔軟性を発揮させて折れ難さを実現したものである。
【００１９】
本発明に係る切削器具に於いて、シャンク部は丸棒状のステンレス鋼によって形成されている。このシャンク部は、シャンクと、該シャンクに連続して形成されたネックと、該ネックと連続して形成された接合座とを有している。シャンク部は、作業部を構成する超硬合金の素材をロウ付けするのに先だつ中間部品の段階で、シャンクとネックは目的の切削器具と略等しい形状と寸法に仕上げられ、接合座はロウ付けすべき素材の寸法に対応した寸法に仕上られる。シャンク部は極めて細く、最も太い部位となるシャンクでも約１．６ｍｍであり、ネックに於ける最も細い部位では約０．４ｍｍである。
【００２０】
シャンク部を構成するネックは、シャンクの太さから作業部の太さ（接合座の太さ）まで円滑に連続させる機能を有する。一般的な切削器具では、シャンクの太さの方が作業部の太さよりも大きいため、ネックはシャンクから接合座に向けて径が小さくなるテーパ状に形成されている。
【００２１】
目的の治療を行う際にネックには大きな応力が作用するため、高い強度を発揮し得ることが必要である。ネックに於ける強度は、引張試験や曲げ試験等の試験を行うことで知ることができるが、本件発明者は、長年にわたる切削器具の開発過程で行った各種実験の結果、ビッカース硬度と、切削器具に必要とされる強度、及び冷間線引き加工に伴う組織のファイバーの伸張と、の間に関連性が存在することを確認している。
【００２２】
即ち、冷間線引き加工後、ステンレス鋼のビッカース硬度が２００前後であると粒状組織とファイバー状組織とが混在した状態であるが、ビッカース硬度が２５０以上あれば組織はファイバー状に伸張していることを確認している。また、ネックに於けるステンレス鋼のビッカース硬度が３５０以上である場合、作業部を歯牙に押圧させて切削する際に、ネックに作用する曲げ、捻りに対して充分に対抗することが可能であること、しかし、硬度が高くなりすぎた場合、折れ易くなるという問題が生じるため、自ずから上限があり、最高でもビッカース硬度６５０程度、特に、ビッカース硬度３５０以上６００以下程度の範囲であることが好ましいこと、等を確認している。
【００２３】
従って、シャンク部を構成するステンレス鋼は、ネックに於けるビッカース硬度が３５０以上６５０以下を実現し得ることが必要である。このため、シャンク部を形成するステンレス鋼は、予め冷間線引き加工が施されており、組織はファイバー状に伸張している。このように、組織をファイバー状に伸張させておくことによって、ネックの接合座近傍及び接合座に於ける少なくとも一部のステンレス鋼をファイバー状の組織とすることが可能である。
【００２４】
更に、冷間線引き加工を施して組織をファイバー状に伸張させたステンレス鋼の表面を、ビッカース硬度３５０よりも充分に大きい値としておくことが必要である。オーステナイト系ステンレス鋼の表面をこのような硬度としておくことで、シャンク部を形成する際に、ネックに対応する部位を切削して該ネックのビッカース硬度３５０以上で且つファイバー状の組織を実現することが可能である。
【００２５】
作業部を構成する超硬合金としては機械加工の際に切削工具として用いられるタングステンカーバイド（ＷＣ）やチタンカーバイドを採用することが可能であり、セラミックスとしてはサーメットに代表される超硬セラミックスを採用することが可能である。この超硬合金は素材の状態でシャンク部の先端に形成された接合座にロウ付けされ、その後、シャンクを把持した状態で、目的の切削器具に対応した寸法まで機械加工されると共に螺旋状の切刃を形成する機械加工が行われる。従って、作業部の素材をシャンク部にロウ付けする場合、シャンク部を構成するシャンクとネックは略目的の切削器具に対応した形状と寸法を有するものの、接合座及び作業部の素材は目的の切削器具の形状ではなく、且つ寸法は大きい。
【００２６】
本発明に於いて、シャンク部の接合座と作業部の素材をロウ付けする際に用いるロウの材質は特に限定するものではない。しかし、シャンク部に対するロウ付け温度の影響を考慮すると、比較的低温（例えば約７００℃程度）で溶融する銀ロウであることが好ましい。また、ロウの性状も特に限定するものではなく、箔状、棒状、ペースト状の何れであっても良い。しかし、シャンク部の接合座や作業部の素材の太さが細く且つ隙間も小さいため、ペースト状のロウであることが好ましい。
【００２７】
シャンク部の接合座に作業部の素材をロウ付けする際には、主として作業部の素材である超硬合金を加熱するのが一般的である。この場合、超硬合金又はセラミックスからなる作業部の素材を加熱する方法として、火炎による加熱方法、均熱炉に収容する加熱方法、電磁誘導による加熱方法、等があり、これらを選択して採用することが可能である。
【００２８】
本発明に於いて、作業部の素材はシャンク部を構成する接合座にロウ付けされる。このため、ロウ付けの際に付与された熱によって接合座の作業部側は焼き鈍し温度まで昇温することとなり、加熱温度及び加熱時間によっては接合座及び接合座近傍のネックも焼き鈍し温度まで昇温することとなる。
【００２９】
従って、シャンク部を構成するステンレス鋼の組織がファイバー状に伸張しているため、接合座の作業部側は焼鈍されて組織が粒状組織となる。そして、接合座の作業部側の組織を粒状組織とすることによって、該粒状組織部分に柔軟性を発揮させて折れ難さを実現することが可能となる。
【００３０】
特に、組織がファイバー状に伸張したステンレス鋼であることから、接合座に対する作業部の素材となる超硬合金のロウ付けに伴う熱により、接合座のみならずネックに至るまで焼鈍されてファイバー状の組織が粒状の組織となる虞がある。このため、シャンク部を構成するステンレス鋼のロウ付け部位及びその近傍を強制的に冷却することが好ましい。
【００３１】
このように、ロウ付けを施す際に、ファイバー状に伸張した組織を有するステンレス鋼のロウ付け部位を強制的に冷却することで、接合座を含むシャンク部の過大な温度上昇を防ぐことが可能となる。このため、ネックに於けるファイバー状の組織を保持することが可能となり、該ネックの強度を保持することが可能となる。
【００３２】
次ぎに、本実施例に係る切削器具の全体構成を図１により説明する。
【００３３】
図１に於いて、切削器具Ａは、図示しないハンドピースのチャックに装着されるシャンク部１と、図示しない歯牙の表層を切削する作業部２と、を有して構成されている。シャンク部１は、組織をファイバー状に伸張させたステンレス鋼を用いて構成されており、作業部２はＷＣを材料として構成されている。そして、シャンク部１と作業部２はロウ付け部３でロウ付けにより接続されて一体化することで、切削器具Ａが構成されている。
【００３４】
切削器具Ａに於けるシャンク部１は図示しないハンドピースのチャックに装着され、この状態で回転駆動される。このため、シャンク部１の一方側にはハンドピースのチャックに装着されるシャンク１ａが形成されている。このシャンク１ａは作業部２の形状や太さ及び長さの如何に関わらず、チャックのサイズに対応した一定の太さ（本実施例では太さ約１．６ｍｍ）を有している。
【００３５】
切削器具Ａに於ける作業部２の外形形状や太さ及び長さ等の仕様は、切削すべき部位や程度等の治療目的に対応させて設定されている。このため、図１に示す切削器具Ａは、切削器具の一例に過ぎない。例えば、作業部２の形状は、図１に示す先端が球形で太さが一定の丸棒状、先端が球形で太さが先端ほど細いテーパ状、球形状等がある。そして、作業部２の外周面には、複数の螺旋状の切刃２ａが形成されている。
【００３６】
上記の如く、作業部２の外径は目的の切削器具Ａに対応させて種々の値に設定されている。このため、図２、４に示すように、予め目的の切削器具Ａに対応させたシャンク部１の先端に、切削器具Ａに対応する作業部２を形成するための超硬合金の素材７（以下単に「素材７」という）をロウ付けした後、シャンク部１の先端部分と共に素材７を切削或いは研削等の機械加工を施すことによって、目的の作業部２に対応する形状と寸法に仕上られている。
【００３７】
このため、シャンク部１には、太さが一定のシャンク１ａに連続してテーパ状のネック１ｂが形成されており、該ネック１ｂの先端に素材７の太さと略等しいか或いは僅かに小さい径を持った接合座１ｃが形成されている。接合座１ｃの厚みは特に限定するものではないが、接合座１ｃの径の1/3以下程度で十分である。そして、図２に示すように、接合座１ｃの端面にはロウ付け面１ｄが形成され、更に、ロウ付け面１ｄに頂点５ａを有する傾斜面５ｂが形成されている。
【００３８】
シャンク部１のロウ付け面１ｄに形成された頂点５ａを有する傾斜面５ｂは、加工の容易さから円錐状の傾斜面として形成されている。傾斜面５ｂを円錐状とすることによって、丸棒状のステンレス鋼素材からシャンク部１を回転切削する際に、他の部位、例えばネック１ｂ、接合座１ｃの加工と同時にロウ付け面１ｄの加工を行うことが可能となり有利である。
【００３９】
本件発明者が種々の実験を行ったところ、ロウ付け部３が実用的な曲げ強度を発揮し得る条件の一つとして、該ロウ付け部３に於ける傾斜面５ｂの高さとロウ付け部３の太さの関係が存在することが判明している。即ち、両者の関係は、傾斜面５ｂの高さがロウ付け面の直径の０．５％以上８％以下の範囲に設定されていることが好ましい。前記範囲よりも高さが小さい場合、ロウの量が少なくなって十分な接合強度を得ることが困難となる。また前記範囲よりも高さが大きい場合、ロウの量が大きくなって作業性が劣化し、且つコストが上昇すると共に接合強度にばらつきが生じる。特に、より均一で充分に大きい接合強度を得るためには、ロウ付け面１ｄに設けた傾斜面５ｂの高さは、該ロウ付け面１ｄの直径の１％以上５％以下の範囲に設定されていることが好ましい。
【００４０】
このため、作業部２の太さが１．２ｍｍの切削器具Ａの場合、０．０３８ｍｍとされ、作業部２の太さの約３．１％に設定されている。また、作業部２の太さが１．０ｍｍの切削器具Ａの場合、０．０３１ｍｍとされ、作業部２の太さの３．１％に設定されている。更に、作業部２の太さが０．８ｍｍの切削器具Ａの場合、０．０２２ｍｍとされ、作業部２の太さの約２．８％に設定されている。
【００４１】
また、作業部２（素材７）のシャンク部１側の端面にはロウ付け面２ｂが形成されている。ロウ付け面２ｂの形状は限定するものではなく、シャンク部１のロウ付け面１ｄと同様な形状であって良く、また平坦面であっても良い。本実施例では、図２に示すように、作業部２のロウ付け面２ｂは平坦な面として形成されている。
【００４２】
シャンク部１と素材７は、ロウ付け部３に於いて、シャンク部１の接合座１ｃに形成されたロウ付け面１ｄと素材７の端面に形成されたロウ付け面２ｂとが対向して配置され、両ロウ付け面１ｄ、２ｂの間に形成された隙間に供給されて硬化したロウ６によって接合されている。
【００４３】
特に、シャンク部１のロウ付け面１ｄに形成された傾斜面５ｂの頂点５ａを、素材７のロウ付け面２ｂに接触させることによって、両ロウ付け面１ｄ、２ｂ間の隙間は傾斜面５ｂの高さに等しい寸法に設定される。このため、ロウ付け部３に於ける隙間の容積が略一定となり、ロウ６の供給量を安定させることが可能である。
【００４４】
シャンク部１と素材７をロウ付けして接合する場合、ロウ付け部３はロウ６の溶融温度まで加熱され、ロウ付け部３に於ける温度の上昇に伴ってロウ６が溶融してロウ付け面１ｄ、２ｂの間に形成された隙間が充填される。そして、ロウ付け部３に対する加熱を停止することで、該ロウ付け部３が冷却し、ロウ６が硬化してシャンク部１と素材７が接合されている。その後、素材７に対し所定の機械加工を施すことで、切削器具Ａが構成されている。
【００４５】
上記の如く構成された切削器具Ａでは、ネック１ｂはビッカース硬度３５０以上の硬度を有しており、作業部２によって目的の切削作業を施す際に作用する曲げ力、捻り力に対し充分な強度を発揮することが可能となる。
【００４６】
例えば、ネック１ｂのビッカース硬度が３５０以下である場合、ネック部から曲がってしまい、安定した切削が困難となり、好ましくはない。しかし、ネック１ｂの硬度は無制限に高ければ良いものではなく、例えば、ビッカース硬度が６５０を超えると、折れ易い状態となり、好ましくはない。
【００４７】
次に、上記の如く構成された切削器具Ａを製造する手順について説明する。本実施例では、ロウ付け作業を行っている間、ロウ付け部位の近傍を強制的に冷却することによって、シャンク部１に於けるネック１ｂの焼鈍を防止してファイバー状に伸張した組織を保持させると共にビッカース硬度を３５０以上に保持している。
【００４８】
尚、本実施例では、接合座１ｃ、及び該接合座１ｃとネック１ｂとの接合部分、を含んでロウ付け部位としている。また、ネック１ｂに於ける接合部１ｃの近傍とは、接合座１ｃとネック１ｂとの接合部分を含むとともに、ロウ付け部位の近傍に含まれる部分であり、接合座１ｃの厚みの2倍程度までの部分である。
【００４９】
ステンレス鋼からなるシャンク部１に作業部２の素材７をロウ付けするに際し、ロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍を冷却する方法は特に限定するものではなく、ロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍を組織の変態温度以下に保持し得るような冷却方法であれば良い。即ち、オーステナイト系ステンレス鋼の変態は約５００℃から起こり得るため、シャンク部１に於けるロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍を強制的に冷却することによって前記温度以下に保持し得るような冷却方法であれば採用することが可能である。
【００５０】
このような冷却方法としては、圧力を持った気体の噴射による冷却方法、液体を霧状に噴射することによる冷却方法、液体を直接噴射する冷却方法、ドライアイス片や氷片を噴射することによる冷却方法、ロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍に冷媒を配置すると共に該冷媒を通して風を吹き付けることによる冷却方法、等の方法がある。そして、これらの冷却方法の中から選択して採用することが可能である。
【００５１】
また、シャンク部１をステンレス鋼によって形成すると共に作業部２をＷＣからなる超硬合金によって形成する場合、ロウ付け作業を行う際に生じるステンレス鋼の表面及び超硬合金の表面の酸化を可及的に少なくすることが好ましい。このため、ステンレス鋼に於けるロウ付け部位又はロウ付け部位の近傍を強制的に冷却する際に、不活性ガスを吹き付けることが好ましい。
【００５２】
この場合、不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス等の通常不活性ガスとして用いられるものを採用することが好ましい。しかし、不活性ガスを噴射する目的がステンレス鋼表面、超硬合金表面の酸化を防ぐことにあるため、この目的を達成し得る程度に不活性なガスであれば良い。即ち、不活性ガスとして１００％の窒素ガスやアルゴンガスを用いる必要はなく、窒素ガスやアルゴンガスと空気とを混合させたガスであっても良い。
【００５３】
また、シャンク部１と作業部２の素材７とをロウ付けする際に、ロウの温度の上昇に伴ってガスが発生する。このため、本実施例のように、シャンク部１の接合座１ｃの端面に形成したロウ付け面１ｄに頂点５ａを有する傾斜面５ｂを形成しておくことによって、発生したガスをロウ付け部分から円滑に排除することが可能となる。特に、ロウ付け作業を行う際に、頂点５ａを素材７の端面に接触させた状態とすることで、両者の間隔を保持することが可能となる。
【００５４】
更に、シャンク部１と作業部２の素材７とをロウ付けする際に、素材７を構成する超硬合金を下側に配置して支持し、シャンク部１を略垂直に配置して頂点５ａを素材７の端面に接触させておくことが好ましい。このような姿勢で配置することによって、ロウ付けの際に発生したガスは傾斜面５ｂに沿って上昇して接合座１ｃの外周部分から大気に放出される。また、溶融したロウは、突出部の斜面と作業部の端面とからなる微少な隙間に作用する毛細管現象によって狭い部位に入り込み、良好なロウ付けを実現することが可能となる。
【００５５】
シャンク部１のロウ付け面１ｄに頂点５ａを有する傾斜面５ｂを設けることによって、ロウ付け作業を行う際に、ロウ付け面１ｄと素材７の端面（ロウ付け面）との間隔を設定すると共にロウ付け作業を通してこの間隔を保持することが可能である。このため、ロウ付け面１ｄと素材７の端面との間隔を安定して保持した状態でロウ付け作業を行うことが可能となり、ロウ付け作業に起因する強度のばらつきを排除することが可能となる。
【００５６】
ロウ付け面１ｄに設ける頂点５ａを有する傾斜面５ｂの形状を特に限定するものではなく、曲面状、円錐状、角錐状等があり、これらの形状を含むどのような形状であっても良い。しかし、少なくともシャンク部１を形成する際の加工の容易さ等の条件を考慮すると、円錐形状として形成されていることが好ましい。
【００５７】
シャンク部１のロウ付け面１ｄに設ける頂点５ａを有する傾斜面５ｂは、対向するロウ付け面（素材７の端面）と接触した状態でロウ付けされる。従って、傾斜面５ｂの高さが対向する二つのロウ付け面の間隔を規定することとなり、ロウ付け部に於けるロウの容量を設定することとなる。このため、傾斜面５ｂの高さは、シャンク部１と作業部２との接合部に於ける太さに対応して変化させることが好ましい。
【００５８】
上記の如くしてシャンク部１と作業部２を構成する素材７とをロウ付けする際に好適に用いられるロウ付け装置の構成と、このロウ付け装置を用いてロウ付けする手順について図３により説明する。図３に示すロウ付け装置は、不活性ガスを噴射してシャンク部１と素材７とのロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍を強制的に冷却し得るように構成したものである。
【００５９】
図３に於いて、１１はチャックであり、シャンク部１のシャンク１ａを把持して軸線１２に沿って往復移動し得るように構成されている。１３は保持部材であり、軸線１２上に形成された保持穴１３ａに作業部２の素材７を嵌め込んで保持し得るように構成されている。１４は加熱部材であり、リング状のコイルによって保持部材１３の保持穴１３ａに保持された素材７を加熱し得るように構成されている。
【００６０】
１５はノズルであり、シャンク部１の接合座１ｃに形成されたロウ付け面１ｄと作業部の素材７とのロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍に、不活性ガスを噴射して強制的に冷却するように構成されている。ノズル１５から噴射する不活性ガスとしては、窒素ガス或いはアルゴンガス等を選択的に用いることが可能である。このため、ノズル１５には図示しない不活性ガスの供給源が接続されている。
【００６１】
ノズル１５の数は限定するものではなく、１本又は２本以上であって良い。ノズル１５は、シャンク部１に於けるロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍であるネック１ｂをむらなく冷却し得るように配置されていることが必要である。また、ノズル１５から噴射する不活性ガスの温度は限定するものではなく、常温状態の不活性ガスを噴射しても充分な冷却効果を発揮することが可能である。
【００６２】
ノズル１５から噴射する不活性ガスの量は多いことが好ましいが、ロウ付け部３を加熱する方法との関係で適宜設定することが好ましい。例えば、加熱方法がガスの燃焼火炎によるような場合、不活性ガスの流量が多くなって流速が速くなると、安定した燃焼火炎を形成することが困難なことがある。しかし、本実施例のように誘導加熱による方法の場合、充分に多い流量の不活性ガスを噴射することで高い冷却効果を発揮することが可能となる。
【００６３】
図２、３に示すように、先ず、保持部材１３の保持穴１３ａに素材７を嵌め込むと共にチャック１１にシャンク部１のシャンク１ａを把持させる。素材７の上端面であるロウ付け面２ｂにロウ６を供給し、チャック１１を軸線１２に沿って降下させ、シャンク部１のロウ付け面１ｄに形成された傾斜面５ｂの頂点５ａをロウ付け面２ｂに接触させる。
【００６４】
上記状態を保持してノズル１５から不活性ガスを噴射することで、シャンク部１に於けるロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍となるネック１ｂを冷却する。
【００６５】
更に、加熱部材１４を作動させることで、作業部２の素材７を短時間で加熱し、この加熱に伴ってロウ６が溶融してシャンク部１のロウ付け面１ｄに設けた傾斜面５ｂと素材７の上端面とによって構成された隙間に流動して充填される。また、ロウ６の溶融に伴って発生したガスは傾斜面５ｂに沿って上方へと移動し、接合座１ｃの外周面に到達した後、大気に放出される。
【００６６】
加熱部材１４を所定時間（例えば約１秒以上５秒以下程度）作動させ、溶融したロウ６が充分に流動して傾斜面５ｂと素材７の上端面とで構成された隙間内に充填された後、加熱部材１４の作動を停止させる。加熱部材１４の作動停止に伴ってロウ６が硬化し、ロウ付け作業が終了する。
【００６７】
上記の如く、加熱部材１４を作動させてロウ付け作業を行っている間、シャンク部１に於けるロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍となるネック１ｂには不活性ガスが噴射されて強制的に冷却されている。このため、ロウ付けに伴う熱がネック１ｂに伝わるものの、温度の上昇を抑えることが可能となり、ファイバー状に伸張した組織の再結晶化を防ぐことが可能である。そして、ネック１ｂの組織がファイバー状に伸張した状態を保持するため、ビッカース硬度は３５０以上に維持されて切削器具Ａとしての強度を保持することが可能である。
【００６８】
上記の如くしてシャンク部１にロウ付けされた作業部２の素材７は、シャンク部１の軸心に正確に一致した軸心を有することの保証はない。このため、図４に示すように、素材７に対して切削或いは研削を含む機械加工が施されて目的の切削器具Ａが製造される。
【００６９】
即ち、図４（ａ）に示すように、シャンク部１の接合座１ｃに形成したロウ付け面１ｄに、目的の作業部２の太さと長さよりも十分に大きい超硬合金の素材７をロウ付けした後、図４（ｂ）に示すように、素材７を加工して中間素材８を構成する。この作業は、シャンク部１のシャンク１ａを図示しない加工装置に装着し、この状態で回転させつつ、素材７を研削して目的の作業部２の太さとするものである。このように、シャンク部１のシャンク１ａの回転軸心が切削器具Ａの回転軸心となることから、素材７の回転軸心がシャンク部１の回転軸心と一致していない場合であっても、中間素材８の回転軸心はシャンク部１の回転軸心に正確に一致することとなる。
【００７０】
次ぎに、図４（ｃ）に示すように、中間素材８を加工して半球状の端部を形成すると共に外周面に螺旋状の切刃２ａを形成する。これらの加工を経ることによって、素材７から中間素材８を経て作業部２が形成されることで、目的の切削器具Ａを製造することが可能である。
【００７１】
本件発明者等は、シャンク部１に於けるロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍となるネック１ｂを強制的に冷却して構成した切削器具Ａと、ネック１ｂを強制的に冷却することなく構成した切削器具と、に於けるネック１ｂのビッカース硬度を測定して両者を比較してみた。この結果について説明する。
【００７２】
テストピースとして図５に示す仕様の切削器具を１０本作成した。図５に於けるネック１ｂの最小寸法は１．０２ｍｍである。１０本のテストピースの内の５本はシャンク部１に於けるロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍に、毎分５ノルマルリットルの窒素ガスを噴射して強制的に冷却して作成した。残る５本は冷却せずに作成した。
【００７３】
各テストピースに於けるロウ付け部位として、シャンク部１のネック１ｂと接合座１ｃとの交差部分を設定し、この部位から０．７ｍｍ毎に４点（０、０．７、１．４、２．１）に於ける硬度を測定した。硬度の測定方法は、ＪｌＳ  Ｚ２２４４（２００３）に準拠した。ビッカース硬さはＨＶ０．３、試験力は２．９４２Ｎ、試験力の保持時間は１５秒とした。
【００７４】
上記試験の結果、冷却した５本の、点０に於けるビッカース硬度は３６７以上４１２以下の範囲にあり、点０．７では４７５以上５０３以下の範囲にあり、点１．４では５０４以上５３３以下の範囲にあり、点２．１では５１６以上５５０以下の範囲にあった。また、冷却することのない５本の、点０に於けるビッカース硬度は２８５〜２９９の範囲にあり、点０．７では３３４以上３４３以下の範囲にあり、点１．４では４３９以上４５３以下の範囲にあり、点２．１では４８４以上５０８以下の範囲にあった。
【００７５】
上記試験の結果から、ロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍を強制的に冷却することによって、ネック１ｂのビッカース硬度３５０以上を実現し得ることが判明した。そして、ビッカース硬度３５０以上のネック１ｂでは、組織がファイバー状に伸張した状態を保持していると推定することが可能である。
【００７６】
また、テストピースとして図５に於けるネック１ｂの長さが６．３ｍｍでネック１ｂの最小寸法が０．６２ｍｍの切削器具を１０本作成した。上記試験と同様に、１０本のテストピースの内の５本はシャンク部１に於けるロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍に、毎分５ノルマルリットルの窒素ガスを噴射して強制的に冷却して作成した。残る５本は冷却せずに作成した。そして、前述したのと同じ条件で４点に於ける硬度を測定した。
【００７７】
上記試験の結果、冷却した５本の、点０に於けるビッカース硬度は３５７以上３７６以下の範囲にあり、点０．７では４６０以上４７８以下の範囲にあり、点１．４では５３３以上５４４以下の範囲にあり、点２．１では５５０以上５５８以下の範囲にあった。また、冷却することのない５本の、点０に於けるビッカース硬度は２６０以上２８３以下の範囲にあり、点０．７では３１８以上３４２以下の範囲にあり、点１．４では４０４以上４３０以下の範囲にあり、点２．１では５０２以上５３２以下の範囲にあった。
【００７８】
上記試験の結果から、ネック１ｂの長さが６．３ｍｍでネック１ｂの最小寸法が０．６２ｍｍの切削器具であっても、ロウ付け部位及びロウ付け部位の近傍を強制的に冷却することによって、ネック１ｂのビッカース硬度３５０以上を実現し得ることが判明した。そして、ビッカース硬度３５０以上のネック１ｂでは、組織がファイバー状に伸張した状態を保持していると推定することが可能である。
【００７９】
上記の如く構成された切削器具Ａに於いて、シャンク部１を構成する接合座１ｃの作業部側は粒状組織になっている。図６は切削器具Ａの長手方向（シャンク部１、ロウ６、作業部２を縦断する方向）に於けるロウ付け部３の組織の拡大図である。接合座１ｃの作業部２側は、深さ数μｍの範囲が粒状組織となっており、他の部分はファイバー状の組織を保持している。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の切削器具は、丸棒状のステンレス鋼によって形成したシャンク部と超硬合金又はセラミックスによって形成した作業部をロウ付けによって接合して構成され、ネックの接合座近傍及び接合座に於ける少なくとも一部のステンレス鋼はファイバー状の組織を有するので、該ネックは曲げ、捻りに対し充分な強度を有する。このため、歯牙等の硬い層を切削する際に利用して有利である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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